地球工程：削弱太陽輻射，減緩全球變暖
編者按：隨著全球氣溫的不斷升高，氣候變化問題越來越突出。極地冰冠和高山冰川都在不斷融化，動物們正在改變遷徙模式，植物也在改變活動週期，我們人類賴以生存的地球正在經歷著更加嚴峻的考驗。面對氣候變暖問題，科學界也提出了不少解決方案，包括在大西洋建造巨型強防止暖流到達並加熱冰川，以及建立大型人工島來解決沿海城市面臨的威脅等。這篇翻譯自 Robinson Meyer 原創的題為The Very Optimistic New Argument for Dimming the Sky的科學文章，介紹了用地球工程專案來應對全球變暖的解決方案。
2055年，氣候變暖開始在全球範圍內造成破壞性的影響。長達數月的熱浪席捲了全球多個城市，並且對嬰幼兒和 老年人 的生命健康產生了嚴峻威脅。全球各大洲均出現了食物短缺現象，各國政府也面臨著嚴峻考驗。
雖然各個國家逐漸意識到環保的重要性，並紛紛控制減排溫室氣體。然而，即便降低二氧化碳排放，也不會帶來立竿見影的效果。科學家稱，地球氣候的持續變暖，至少還將持續一百年。
地球工程效應，就好比火山爆發時產生的火山灰雲團，可以削弱到達地表的太陽輻射。圖片來源：REUTERS@CARLOS GUTIERREZ
為共同應對全球氣候變暖問題，中國和美國計劃聯手推出一項大膽的方案：通過向平流層注入硫酸鹽氣溶膠（sulfate aerosols），從而降低太陽對地球的日照影響。這個方案就好比火山爆發時產生的火山灰雲團，削弱了到達地表的太陽輻射。
這個方案被命名為“地球工程”。據中美兩國稱，這個方案可以解決地球的氣候變暖問題，同時還可以降低地球的“體溫”。
然而，“地球工程”方案也招來不少質疑和反對聲音。反對意見認為，硫酸鹽氣溶膠會進一步加劇地球的複雜氣候變化，減弱季風氣候，從而在亞洲和非洲造成大面積的乾旱。
這些畫面聽起來就好像在看科幻片一樣，但實際上到底要不要謹慎考慮“地球工程”方案，卻已經是在現實中發生的事情了。
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近日，根據某研究團隊釋出的 一篇論文 ，這種減少太陽對地球輻射影響的方案是可行的，而且並不會對全球各地造成負面影響。此外，相比於目前氣候變化對地球產生的影響，在“地球工程”影響下，主要大洲可以免遭更加極端的氣候考驗。
“聽起來還是非常振奮人心的。如果這個方案是真的話，那將會給我們賴以生存的地球帶來巨大的變化。”論文作者之一、哈佛大學應用物理學教授大衛·凱斯（ David Keith ）說。
除凱斯之外，這篇論文的還有兩位共同作者。一位是麻省理工大學研究熱帶旋風的教授凱里克里·伊曼紐爾（ Kerry Emanuel ），另一位是普林斯頓大學的地球科學教授加百利·韋奇（ Gabriel Vecchi ）。他們兩位都是著名的氣候科學家，在這之前從未公開發表過任何關於“地球工程”的文章。
凱斯認為，根據論文中得出的早期樂觀結果，現在很有必要立即開始建立一項國際性的關於地球工程的科研專案。
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這篇發表在《自然氣候變化》（Nature Climate Change）的論文，同時也受到了不少的質疑和批評。批評意見認為，研究地球工程的學者在這方面的進度過快，目前這項技術仍然處於理論狀態。此外，他們也擔心，關於地球工程的樂觀評論，還可能會阻礙全球二氧化碳減排計劃的實施。
“他們迫切地想要正式研究這個科研專案，但我認為他們這種言過其實的看法，在後期可能會產生負面影響。”氣候政策研究員、亞利桑那州立大學助理教授簡·弗裡格（Jane Flegal）說。此外，弗裡格還擔心，論文中的樂觀結論，其實忽略了一個現實問題，即這種全球性的地球工程專案，在真正落實時需要全球各國在經濟上和政治上達成一致。
“如果把地球工程專案吹捧成一個非常利好而且又安全的方案，那就大錯特錯了。”新澤西州羅格斯大學環境科學教授阿蘭·羅伯克（ Alan Robock ）在一封郵件中答覆道。
他非常質疑這篇論文中使用的計算機氣候模型，並認為論文作者沒有通過火山氣溶膠對大氣的影響來模擬地球工程專案。相反，他們直接在電腦模型中人為地減少太陽對大氣的影響。“他們這種實驗方法並不可取，畢竟我們還不能人為地減少太陽對地球的影響。”羅伯克說。
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凱斯和他的同事也留意到有關質疑。但據凱斯稱，在實驗中人為地降低太陽對大氣的影響，從而來模仿地球工程 ，是一種非常普遍的實驗做法。即便通過不同電腦模型使用不同方式來模擬大氣層氣溶膠，但也可以輕鬆地進行對比實驗。
這篇新的論文，並沒有提到地球工程是否可以將氣候問題改善至前全球變暖時代的水平（目前，應對氣候變化的唯一手段只有通過全球各國協作，共同 降低二氧化碳排放 ）。相反，這篇論文直接提出了一個大膽的想法，即地球工程可以將氣候變暖問題所帶來的危害降低50%。
它通過 高解析度氣候模型 ，其中還包括美國國家海洋和大氣管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration）研發的一個模型，來對比兩種不同的場景：一個場景中大氣層二氧化碳水平相較於前工業階段提高了一倍，而這個場景中沒有引入地球工程；另一個場景的不同之處，僅在於在實驗中引入了地球工程。
通過實驗發現，在地球工程的影響下，世界各個地區的氣溫都沒明顯加劇。雖然地球工程對某些地區的氣候帶來了新的變化，但都是非常小的影響，重要的是，它整體上降低了對氣候變化最明顯最嚴峻地區的影響。論文中提到，“遭受最嚴峻氣候變化的地區，在地球工程的作用下，氣候變化的影響將逐漸降低。”
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當然，論文中也提到一些值得關注的事實。這篇論文所關注的地區覆蓋面比較寬，其中一個區域覆蓋了整個南美洲太平洋海岸區，而另一個區域則基本涵蓋了巴基斯坦、印度以及孟加拉國等地區。但論文中並沒有對人們可能更關心的分界線進行研究，即國與國之間的國境邊界線。
即便上述區域的降雨量非常穩定，但如果降雨量在國與國之間存在差異，則可能會導致不一樣的結果，同時影響農作物生長以及自來水供應等問題。這篇論文無法實驗這種可能性。
此外，這篇文章還研究了一種比如今監測氣候變化問題更簡單更純粹的方法。在實驗場景中，假設某場景中當今二氧化碳濃度 約為560ppm （1ppm為百萬分之一，屬正常濃度標準），但即便稍加控制，在 本世紀中葉時，也會超過該濃度水平 （ 最嚴重的場景 中，二氧化碳濃度在2100年時將超過1370ppm）。
“我並不是說，我們已經知道了地球工程可以降低全球變暖風險。”凱斯這樣說。他也承認，這篇論文提到的可能都是理想化的風險，而且也並不一定正確。但同時他也提到，“但最重要的是，地球工程的確是有用的。”
“關於地球工程的可行性方案，這篇論文基本沒有提及，”弗裡格教授說，“因此，地球是否會像實驗模型資料那樣產生變化，就值得深究。此外，即便地球發展變化軌跡與實驗模型吻合，我也不敢確認，這項研究就可以作為該領域的‘風向標’，從而影響相應的‘理性’決策。”
“人們對氣候變化的體驗體會，並不完全取決於自然氣候變數，”弗裡格教授補充道，“還涉及到文化、政治、社會以及經濟領域等多方面因素的影響。”總之，即便地球工程並不會對氣候造成負面影響，人們還是有可能責怪它。
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雖然科學家通過實驗假設地球工程產生的影響已有很長的歷史，但上個世紀整整100年間，都沒有人真正地研究過這個課題。直到13年前，荷蘭化學家、諾貝爾獎得主保羅·克魯岑（Paul Crutzen） 號召全球科學家認真對待並研究這項技術 ，並展開真正的科學研究。從那時起，各地政府以及 慈善家 就逐漸開始 斥資並資助 地球工程專案的研究。
“現在，有更多的高階科學政策領導對開始對地球工程專案感興趣。”凱斯說。2017年，在美國總統奧馬巴離任前，白宮公佈了 一項多年計劃 ，並將對地球工程專案展開深入綜合研究。美國國家科學院最近也 成立了專題委員會 ，並準備開展對地球工程專案的研究。
但全球範圍內，地球工程專案並沒有被廣泛地研究。不少環境保護機構也處於進退兩難之中。
雖然主流的環保群體 不冷不熱地為地球工程專案背書 ，但只要特朗普總統通過推特釋出對該項技術的認可，或者哪怕是任何反對派領導發聲並把地球工程嗤諷為減排的藉口，都可能直接導致這些環保群體撤回他們的背書支援。
“在科學界，有不少的學者都對地球工程持反對意見。”凱斯說。只有非常少的部分學者真正研究過這個課題。“當然，我就是其中之一了。其他學者可能會認為，’哦，是凱斯，看來在我們開始這樣研究之前，他應該知道答案。’”正是因為如此，知道伊曼紐爾教授和韋奇教授也在研究這個課題後，我就非常地開心。
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就凱斯而言，應該有更多的學者參與到對地球工程課題的研究中來。“有一些學者現在把研究地球工程當作一項愛好，但我們希望他們更嚴肅地對待這個專案，並務實推動更深入的國際研究專案和合作。”凱斯說。
此外，凱斯也意識到，通過論文結果，目前並不能而且也沒有條件立即部署開始投入地球工程專案。“現在部署這個專案，可能會讓人覺得滑稽。”他說。目前而言，地球工程實施的條件並不成熟。還沒有找到方法如何向平流層注入硫酸鹽氣溶膠。 對這個方案持質疑態度的 ，還有羅伯克教授，他認為如果要向大氣注入硫酸鹽氣溶膠的話，每年起碼要耗費大約500億至2000億美元。
“每個人都想知道，我們到底要不要做這個專案？但我們還是需要理性對待，”現年55歲的凱斯說，“我們這一代，和我差不多年紀的科學家們，都不應該來做這個決定。真正做決定的，應該是我們的下一代。也許再過20年後，我們的下一代就可以真正嚴肅地對待這個研究已久的課題。”
“我們不能只給他們留下兩個選擇，到底做還是不做這個專案。如果我們現在對這個專案持保留圍觀態度，並不做任何研究的話，我們的下一代終究還是會面對這個問題的。”凱斯說。
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